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钢管混凝土系杆拱桥极限承载力研究
| 论文题名： | 钢管混凝土系杆拱桥极限承载力研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土;系杆拱桥;极限承载力;非线性分析;结构参数 |
| 摘要： | 钢管混凝土系杆拱桥造型优美、外部静定，被广泛地应用于城市桥梁工程建设中。随着桥梁设计宽度的增加，行车道数量和运载量的提升，其安全储备备受关注，极限承载能力成为研究的焦点之一。论文依托钢管混凝土系杆拱桥，对所选工程实例的稳定性与极限承载能力及极限破坏形态进行了系列研究，明确了非线性分析方法与所选结构参数对极限承载能力的影响特征。主要内容如下： （1）研究了钢管混凝土系杆拱桥所用材料的本构关系，给出了有限元模型建立的详细过程，包括单元类型的选择、边界条件的约束、荷载的施加和各部件之间的连接；结合工程实例的受力情况和结构特点，分析了ANSYS有限元模型建立的难点与关键点，提出了采用梁单元建立主梁时预应力的模拟方法，建立了单元组合荷载增量非线性迭代模型。 （2）首先研究了线弹性分析方法下钢管混凝土系杆拱桥的稳定安全系数，给出了失稳形态，并给出了活荷载系数的求解过程；继而对比了三种非线性分析方法下，包括材料非线性、几何非线性以及双重非线性，钢管混凝土系杆拱桥在成桥状态下的极限承载能力计算结果的影响，明确了采用双重非线性分析方法分析钢管混凝土系杆拱桥极限承载能力的必要性。 （3）考虑了双重非线性的效应，通过改变5个相关参数，包括拱肋混凝土填充量、矢跨比、横撑布置、荷载施加方式及主梁混凝土强度，分析了钢管混凝土系杆拱桥的极限承载能力，并进行了全过程对比，通过施加荷载区域等效挠度法研究了不同参数下钢管混凝土系杆拱桥的极限承载能力的变化特点，明确了影响钢管混凝土系杆拱桥极限承载能力的敏感参数。 （4）研究了钢管混凝土系杆拱桥的极限破坏形态，给出了横撑的优化设计位置，强调了四分点拱肋设置的重要性；部分填充混凝土的区域范围对钢管混凝土系杆拱桥的极限承载能力影响显著；矢跨比的取值范围对钢管混凝土系杆拱桥的极限承载能力也有显著影响。 |
| 作者： | 刘旭伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张岗 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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